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1.
《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2017,(11)
森林作为陆地生态系统的主体和自然界功能最完善的资源库,不仅为人类的生存发展提供了物质保障,也在维护陆地乃至全球生态平衡上发挥着重要作用。LIDAR技术作为一种主动遥感手段,在对森林植被空间结构的探测和参数反演方面具有显著的优势。而在森林参数反演之前,对研究区进行合理的林分分割很有必要。利用祁连山大野口林区2008年的激光雷达点云数据,首次引进国外先进的LiDAR点云数据处理软件ArboLiDAR,经过前期的数据分类和相关预处理操作,将数据代入ArboLiDAR软件,通过多次设定相关分割参数,选择最优参数设置,以完成对研究区林分分割操作。并通过对该地区进行了林分平均树高的提取与精度评价,来估测林分自动分割结果,以期提高其他林分参数的估测精度。结果表明:LiDAR数据对林分平均高估测的相关性系数达到0.807,RMSE为1.12 m,精度较高,表明ArboLiDAR平台可以对LIDAR数据做较高精度的林分自动分割,为林分水平上的其他森林参数提取奠定基础,也为LIDAR数据的林分区划提供新的思路。 相似文献
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《林业科学》2021,57(1)
【目的】针对已有三维点云数据单木分割方法提取下层林木困难、准确提取林木数量占总体比例偏低导致提取工作有效性不高、提取效果受点云密度和林分结构复杂程度影响等问题,改进单木提取策略和算法,为Li DAR单木提取技术向生产实践应用转化提供支撑。【方法】以机载Li DAR点云数据为基础,提出一种基于分层聚类的三维立体单木分割方法,并对点云分层、分割、单木匹配等环节进行算法改进,实现空间异质性较高林分的单木分割和信息提取。【结果】改进后的算法可在高密度、高空间异质性林分中进行单木分割和信息提取,并能更合理地与地面实测林木信息匹配,可匹配的林木比例最高达88.70%,单木树高、林分平均高精度最高分别达92.38%、99.84%,树高基尼指数、树高变异系数精度最高达89.65%。【结论】通过多水平分层和纵向聚类融合,可提升对于林下层尤其是更新层林木的提取能力;构建提取有效性指标,更加关注成果的适用性;评价指标中加入空间结构精确度指标,可充分发挥Li DAR对空间结构的反演能力。 相似文献
3.
该文基于金坛区碳汇监测山区调查点范围内,第250,77号国外松林小班的LiDAR数据和样地实测数据,利用冠层高度模型与点云分割相结合的方法实现单木识别,以实测胸径作为因变量,估测树高作为自变量,通过建立非线性回归方程的方式进行林分胸径反演和公顷蓄积量估算.结果表明:机载LiDAR估测的国外松数据与实测数据具有较好的相关性,通过设置3组反演模型并进行方程优选,确认当LiDAR估测树高范围在14—22 m时,推荐y=-2.1849x2+13.569x-17.605(R2=0.8063)作为胸径反演最优方程.将250号LiDAR估测树高代入方程反算胸径,并根据《江苏省主要树种一元材积表》计算公顷蓄积量,获LiDAR估测胸径为26.6 cm,估测公顷蓄积量为157.2 m3/hm2,估测精度符合《森林资源规划设计调查技术规程(GB/T 26424-2010)》中的允许误差要求. 相似文献
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机载激光雷达和航空数码影像单木树高提取 总被引：6，自引：0，他引：6
用激光雷达(LiDAR)数据和航空数码影像相结合进行单木水平树高反演.对研究区的LiDAR点云数据进行滤波和分类,根据地形特点、地表植被状况以及其他地类的分布,采用Tin Filter滤波算法提取地面回波点和植被回波点.用面向对象的方法对高空间分辨率(25 cm)的航空数码影像进行单株木检测.通过多尺度、树冠模式的分割创建影像对象和类层次,用最邻近距离和成员函数法进行影像对象的分类,并基于分类结果进行再分割.对分割后的树冠多边形进行边缘优化,以准确识别单株木.将植被回波点和影像分割后得到的树冠多边形进行叠加,计算多边形内的LiDAR数据最大高程差值,与实测树高进行相关分析,建立单木树高估测回归方程,平均估测精度为74.89%. 相似文献
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【目的】研究机载LiDAR航带旁向重叠对针叶林林分平均高和森林叶面积指数(LAI)估测的影响,为机载LiDAR点云数据区域森林结构参数估测提供参考。【方法】野外分别测定30块樟子松、33块长白落叶松样地的林分平均高和LAI,对原始LiDAR点云数据进行去噪、点云分类、高程归一化和重叠点移除等处理,从重叠点移除前、重叠点和重叠点移除后的点云数据中分别提取一系列样方点云高度分位数(HP1、HP5、HP10、…、HP99、Hmax和Hmean)和激光穿透指数(LPI),借助留一交叉验证建立并评价樟子松和长白落叶松林分平均高和LAI估测模型的精度,通过对比分析估测模型的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)揭示机载LiDAR航带旁向重叠对针叶林林分平均高和LAI估测的影响。【结果】对樟子松林分平均高估测而言,重叠点移除前林分平均高的最高估测精度(R2=0.873,RMSE=0.940)出现在HP90处,重叠点林分平均高的最高估测精度(R2=0.892,RMSE=0.866)出现在HP80处,而重叠点移除后林分平均高的最高估测精度(R2=0.892,RMSE=0.868)出现在HP55处;对长白落叶松林分平均高估测而言,重叠点移除前、重叠点和重叠点移除后林分平均高的最高估测精度均出现在HP99处,R2分别为0.725、0.719和0.741,RMSE分别为1.196、1.209和1.161。对樟子松LAI估测而言,重叠点移除前估测结果 R2为0.666,RMSE为0.220,重叠点估测结果 R2为0.551,RMSE为0.255,重叠点移除后R2提高到0.794,RMSE降低为0.172;对长白落叶松LAI估测而言,重叠点移除前估测结果 R2为0.654,RMSE为0.110,重叠点估测结果 R2为0.640,RMSE为0.112,与樟子松估测结果一致,重叠点移除后长白落叶松LAI估测精度大幅度提高,R2变为0.762,RMSE变为0.091。【结论】无论是林分平均高还是森林LAI,相邻航带旁向重叠点移除后的估测精度均高于重叠点移除前和重叠点,且樟子松的估测精度高于长白落叶松。对林分平均高而言,樟子松和长白落叶松达到最高估测精度时所对应的点云高度分位数不同。机载LiDAR点云数据相邻航带旁向重叠点的移除可有效提高森林结构参数的估测精度,在未来机载LiDAR点云数据预处理时应加入重叠点移除操作。 相似文献
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基于机载LiDAR的单木结构参数及林分有效冠的提取 总被引：4，自引：0，他引：4
【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法】采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测和单木树高提取;以树冠顶点为标记,利用标记控制分水岭分割算法提取单木冠幅;采用垂直方向点云高程检测方法获取枝下高位置,提取冠长;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。【结果】树冠分割正确率为88.5%;结合样地实测参数对提取值进行相关性分析,树高R~2=0.886 2,冠幅R~2=0.786 4,冠长R~2=0.800 0,树高、冠幅和冠长精度分别为90.34%、86.80%和89.90%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。【结论】基于机载LiDAR数据,采用可变大小的动态窗口搜索局部最大值点,能提高单木结构参数的提取精度;利用树冠顶点标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的单木冠幅提取;垂直方向点云高程检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,不同样本数量对接触高提取的变异性影响不大,有效冠高大致相同。机载LiDAR数据具有良好的单木树冠三维结构参数提取能力,能够满足现代林业调查对单木结构参数提取的需要,实现对林分有效冠的提取。 相似文献
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使用无人机和智能手机分别从空中和地面拍摄的样地林分影像构建三维点云模型，并从三维点云模型中获取样地内单木树高和胸径参数。本研究以池杉人工林为研究对象，利用PhotoScan Agisoft软件对无人机倾斜摄影和智能手机近景摄影的样地影像进行三维重建，通过对齐照片、控制点刺点、对齐优化、建立密集点云等步骤，构建出与样地实景相符的三维点云模型；通过LiDAR 360软件从样地三维点云模型中获取单木的树高和胸径参数，将其与实地测量获取的单木树高和胸径参数进行对比分析。利用无人机和智能手机影像构建的三维模型可以满足《数字航空摄影测量测图规范》的精度要求。通过实测数据和点云数据获取的树高和胸径的平均差值分别为-0.9 m和-0.8 cm,平均相对误差分别为5.4%和7.1%。以实测数据作为自变量x,以点云数据作为因变量y,树高和胸径回归模型的R2分别为0.809 5和0.918 4。将倾斜摄影和近景摄影的点云模型统一在同一空间参考基准下可构建出与样地实景相匹配的三维点云模型，从样地三维点云模型中获取的单木树高和胸径与实地测量结果具有较好的线性相关性，本研究所使用的方法可以代... 相似文献
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【目的】研究通过集成波形信号处理、空间解析和重构建模以及综合波形信息提取方法,探索基于小光斑全波形LIDAR特征变量高精度反演林分特征的新方法。【方法】以江苏南部丘陵地区的亚热带天然次生林为研究对象,在预处理和分析小光斑全波形 LIDAR 数据的基础上,首先基于体元空间框架分解和提取波形的振幅能量信息,并构建伪垂直波形模型;然后,从中提取空间位置信息(即点云)及几何辐射变量,计算 LiDAR点云和波形特征变量,并通过相关性分析筛选特征变量;最后,结合地面实测林分特征参数构建反演模型并验证精度。【结果】1)各 LiDAR特征变量对 Lorey’s树高的敏感性最高,对蓄积量和地上生物量次之,对胸高断面积最低,而返回脉冲总能量和返回脉冲峰值点数对胸高断面积的敏感性却高于其他林分特征因子;在点云特征变量组中,平均高、高度百分位数及冠层上部的返回点云密度与各林分特征之间的相关性较高,而在波形特征变量组中,能量中值高度的均值、返回脉冲长度的标准差和冠层粗糙度的标准差与各林分特征之间的相关性较高;2) Lorey’s 树高的模型估算精度最高( RMSE为实测均值的7.26%),而蓄积量、地上生物量和胸高断面积的模型估算精度略低且较相近( RMSE为实测均值的15.91%～19.82%);模型自变量的数量都在3个以内,选中的自变量为高度百分位数、冠层返回点云密度、返回脉冲长度和冠层粗糙度的标准差;3)各林分特征实测值与交叉验证估算值的拟合结果表明, Lorey’s树高的拟合效果最好(R2=0.85),地上生物量(R2=0.68)和蓄积量(R2=0.59)次之,而胸高断面积(R2=0.45)最低;4) Lorey’s 树高、蓄积量和地上生物量的空间分布状况基本一致,源于它们内在的相关性;相比其他3个特征变量,胸高断面积的空间分布不够连续,这可能是由于其预测模型精度较低所致。【结论】各林分特征综合回归模型的拟合效果和精度都高于仅使用点云特征变量拟合模型的精度,表明了波形特征变量提取森林中下层信息的潜力。点云特征变量描述了森林冠层及上部的三维结构及密度信息,而波形特征变量则获得了森林冠层及以下部分完整的垂直分布和能量信息,二者互补可提升林分特征反演的精度。 相似文献
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随着激光雷达获取的点云密度不断增加,提取样地尺度的林分平均高成为可能。但样地尺度林分平均高的提取精度与树种之间的关系尚不明确,急需一种能适应各种树种的林分平均高提取方法。以广西国有高峰林场为例,采用机载LiDAR点云数据生成的冠层高度模型(Canopy height model,CHM),结合地面实测的201个样地数据,提出了一种结合自适应阈值与峰值的林分平均高提取算法,并分析了树种对提取精度的影响。结果表明:1)不同树种的林分平均高提取精度存在差异,杉木精度最高,而桉树和其他阔叶树种精度次之;2)自适应阈值结合峰值的算法能够较好提取林分平均高(R2=0.75,RMSE=3.11m,rRMSE=22.07%),并且对于不同的树种都有较强的稳健性;3)阔叶树种和针叶树种对不同的提取方法存在敏感性差异。研究提取的林分平均高可为森林蓄积量与生物量反演研究提供依据和参考。 相似文献
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提出一种将资源三号(ZY-3)立体影像的空间连续测量特性与LiDAR数据的高精度定位测高优势相结合的林分平均树高估测方法。首先从LiDAR离散点云提取地面点并内插生成分辨率为1m的林区DEM,同时根据点云强度提取与DEM同源且分辨率为1m的正射影像,分别作为ZY-3数据定向处理的高程控制基准和平面控制基准。通过ZY-3多类像对组合提取研究区DSM,其中三视DSM较二视DSM高程精度最佳。基于三视DSM,林区DEM,ZY-3多光谱数据提取的植被指数和野外实测树高数据,利用回归分析方法及高程误差修正方法分别建立了四个树高估测模型,实验表明,经高程误差修正后的改进树高估测模型精度最高,模型Adj R~2=0.913,其精度达到93.29%,是最佳树高估测模型。 相似文献
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Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data from TerraSAR-X add-on for Digital Elevation Measurement (TanDEM-X) were used to estimate aboveground biomass (AGB) and tree height with linear regression models. These were compared to models based on airborne laser scanning (ALS) data at two Swedish boreal forest test sites, Krycklan (64°N19°E) and Remningstorp (58°N13°E). The predictions were validated using field data at the stand-level (0.5–26.1 ha) and at the plot-level (10 m radius). Additionally, the ALS metrics percentile 99 (p99) and vegetation ratio, commonly used to estimate AGB and tree height, were estimated in order to investigate the feasibility of replacing ALS data with TanDEM-X InSAR data. Both AGB and tree height could be estimated with about the same accuracy at the stand-level from both TanDEM-X- and ALS-based data. The AGB was estimated with 17.2% and 14.6% root mean square error (RMSE) and the tree height with 7.6% and 4.1% RMSE from TanDEM-X data at the stand-level at the two test sites Krycklan and Remningstorp. The Pearson correlation coefficients between the TanDEM-X height and the ALS height p99 were r?=?.98 and r?=?.95 at the two test sites. The TanDEM-X height contains information related to both tree height and forest density, which was validated from several estimation models. 相似文献
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基于机载LiDAR数据,分析哑变量对林分蓄积量估测精度的影响。以广西高峰林场为研究对象,借助机载激光雷达点云数据和96个样地数据,将样地数据按7∶3的比例随机划分为建模样本和测试样本,采用随机森林模型(RFR)和支持向量机模型(SVR)对建模样本与对应的点云特征回归建模,将树种组(针叶林和阔叶林)和龄组分别作为哑变量引入到回归模型。利用测试样本的估测精度评价模型的估测精度,引入树种组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.64,支持向量机模型决定系数R2从0.49提高到0.50。引入龄组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.65,支持向量机模型决定系数R2从0.45提高到0.55。根据模型的建模精度和验证精度结果得出,引入哑变量对蓄积量估测模型的精度提升是相对有效的。龄组哑变量对模型精度提升效果优于树种组哑变量。 相似文献
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广东省黎蒴局部种源早期选择 总被引：1，自引：1，他引：0
根据来自粤北、粤东、粤中、珠江三角洲和潮汕沿海地区的黎蒴半同胞家系子代测定林4年生和5年生树高、胸径等生长性状,分析比较以上5个局部种源的生长差异。方差分析结果表明,4年生时河源东江林场测定林的胸径和梅州梅南林场测定林的树高、胸径和单株材积在种源间存在显著差异;5年生时仅梅州试点的胸径和单株材积在种源间存在较显著差异。分地点对参试种源进行评定和选择,结果表明粤东种源在两个地点的早期生长较快且表现稳定,而粤中种源在河源试点也表现良好,通过种源早期选择获得的树高、胸径和单株材积的增益分别为1.30%~2.28%、2.70%~3.57%和5.45%~8.35%,对广东省黎蒴局部种源的早期生长作出了初步的比较与评价。 相似文献
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修枝对华北落叶松人工林分生长的初期影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以河北省围场县木兰林管局管辖区的新丰林场试验林为基础,分析了修枝强度以及修枝剩余物的不同处理对华北落叶松人工林生长及冠层变化的影响。修枝强度设置3种,强(冠高比4/5)、中(冠高比7/10)、弱(冠高比3/5);对修枝剩余物处理分别为放置、清理、粉碎,并设置对照。结果表明:不同程度的修枝对林木的胸径生长率均有一定的提高作用,其中,中度修枝对林木胸径、树高生长率的促进和Vissky系数的提高较为明显;针对修枝剩余物不同处理试验的初期结果显示,粉碎处理和清理处理的林分,有利于林木胸径生长率的提高,放置处理的林分更有利于提高林木树高生长率。 相似文献
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基于六株木法的杉木蓄积量估测研究 总被引：2，自引：0，他引：2
蓄积量是森林资源调查和监测的重要指标。本研究以湖南省攸县黄丰桥林场杉木树种为研究对象,采用随机抽样方法布点,共布设样地110块,其中杉木有效观测样地97块。样地内调查以距离样地中心位置最近的6株木为对象,观测每株杉木的胸径、树高及最远杉木到样地中心的距离,并计算这6株杉木样圆的覆盖面积,来估测样地蓄积量。结果表明：在95%的可靠性下,平均胸径估测精度为90%,平均树高估测精度为88%,蓄积量估测精度达89%,说明利用六株木法估测杉木蓄积量具有较好的效果。 相似文献
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林分结构研究以往多注重于一维直径、树高结构或二维空间分布格局,对林分的三维特性研究较少。应用森林结构三维模型,以吉林汪清林业局金沟岭林场和金仓林场的原始林、天然次生林和柞树纯林为研究对象,开展林分空间结构异质性分析。结果表明:1)各林分空间结构异质性指数SCI为:原始林4.03,原始次生林3.16,柞树纯林2.74;2)各林分垂直梯度和斑块类型数量:原始林7.67m,12.60、原始次生林6.58m,10.97、柞树纯林5.36m,8.13;3)各林分垂直梯度和斑块类型多样性指数:原始林1.799,3.327,原始次生林1.780,3.164,柞树纯林1.445,2.322。原始林的水平聚集程度、垂直结构和三维结构异质性都最大,其次是原始次生林,最小的则是柞树纯林。三维结构模型可以很好地反映和评价林分的结构异质性。 相似文献
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阔叶树种造林试验与生长效果分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在将乐国有林场开展台湾桤木、酸枣、毛红椿、白花树等10个阔叶树种的短周期工业原料林造林试验,通过对其适应性和9a来的生长情况分析,得出:台湾桤木、白花树2个树种可作为短周期工业原料林在当地推广应用;2种不同密度造林对高、径和材积的生长影响,因树种不同而不同,因此在培育短周期工业原料林时宜根据不同树种而采用其适宜的密度造林。 相似文献
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Terje Gobakken Ole Martin Bollandsås Erik Næsset 《Scandinavian Journal of Forest Research》2015,30(1):73-86
Recent development in aerial digital cameras and software facilitate the photogrammetric point cloud as a new data source in forest management planning. A total of 151 field training plots were distributed systematically within three predefined strata in a 852.6 ha study area located in the boreal forest in southeastern Norway. Stratum-specific regression models were fitted for six studied biophysical forest characteristics. The explanatory variables were various canopy height and canopy density metrics derived by means of photogrammetric matching of aerial images and small-footprint laser scanning. The ground sampling distance was 17 cm for the images and the airborne laser scanning (ALS) pulse density was 7.4 points m–2. Resampled images were assessed to mimic acquisitions at higher flying altitudes. The digital terrain model derived from the ALS data was used to represent the ground surface. The results were evaluated using 63 independent test stands. When estimating height in young forest and mature forest on poor sites, the root mean square error (RMSE) values were slightly better using data from image matching compared to ALS. However, for all other combinations of biophysical forest characteristics and strata, better results were obtained using ALS data. In general, the best results were found using the highest image resolution. 相似文献